Меню Рубрики

Установки газотурбинные с конвертируемым двигателем

Газотурбинные установки на базе конвертированных авиационных двигателей

К.т.н. А.В. Овсянник, зав. кафедрой «Промышленная теплоэнергетика и экология»;
к.т.н. А.В. Шаповалов, доцент;
В.В. Болотин, инженер;
«Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого», Республика Беларусь

В статье приводится обоснование возможности создания ТЭЦ на базе конвертированного АГТД в составе газотурбинной установки (ГТУ), оценка экономического эффекта от внедрения АГТД в энергетику в составе крупных и средних ТЭЦ для погашения пиковых электрических нагрузок.

Обзор авиационных газотурбинных установок

Одним из удачных примеров применения АГТД в энергетике является теплофикационная ГТУ 25/39, установленная и находящаяся в промышленной эксплуатации на Безымянской ТЭЦ, расположенной в Самарской области в России, описание которой приведено ниже. Газотурбинная установка предназначена для выработки электрической и тепловой энергии для нужд промышленных предприятий и бытовых потребителей. Электрическая мощность установки — 25 МВт, тепловая — 39 МВт. Суммарная мощность установки — 64 МВт. Годовая производительность электроэнергии — 161,574 ГВт.ч/год, тепловой энергии — 244120 Гкал/год [3].

Установка отличается применением уникального авиационного двигателя НК-37, обеспечивающего КПД в 36,4%. Такой КПД обеспечивает высокую эффективность установки, недостижимую на обычных тепловых электростанциях, а также ряд других преимуществ. Установка работает на природном газе с давлением 4,6 МПа и расходом 1,45 кг/с. Кроме электроэнергии установка производит 40 т/ч пара давлением 14 кгс/см 2 и нагревает 100 т сетевой воды от 70 до 120 О С, что позволяет обеспечить светом и теплом небольшой город [3].

При размещении установки на территории тепловых станций не требуется дополнительных специальных блоков химводоочистки, сброса воды и т.д.

Подобные газотурбинные энергетические установки незаменимы для применения в тех случаях, когда:

■ необходимо комплексное решение проблемы обеспечения электрической и тепловой энергией небольшого города, промышленного или жилого района — модульность установок позволяет легко скомпоновать любой вариант в зависимости от нужд потребителя;

■ осуществляется индустриальное освоение новых районов жизни людей, в том числе с условиями жизни, когда особо важна компактность и технологичность установки. Нормальная работоспособность установки обеспечивается в диапазоне температур окружающей среды от -50 до +45 О С при действии всех других неблагоприятных факторов: влажности до 100 %, осадках в виде дождя, снега и т.д.;

■ важна экономичность установки: высокий КПД обеспечивает возможность производства более дешевой электрической и тепловой энергии и короткий срок окупаемости (около 3,5 лет) при капиталовложениях в строительство установки 10 млн 650 тыс. дол. США (по данным производителя).

Кроме того, установка отличается экологической чистотой, наличием многоступенчатого шумоподавления, полной автоматизацией процессов управления.

ГТУ 25/39 представляет собой стационарную установку блочно-контейнерного типа размером 21 м на 27 м. Для ее функционирования в варианте автономном от существующих станций в комплекте с установкой должны находиться устройства химводоподготовки, открытое распределительное устройство для понижения выходного напряжения до 220 или 380 В, градирня для охлаждения воды и отдельно стоящий дожимной газовый компрессор. При отсутствии необходимости в воде и паре конструкция установки сильно упрощается и удешевляется.

Сама установка включает в себя авиационный двигатель НК-37, котел-утилизатор типа ТКУ-6 и турбогенератор.

Полное время монтажа установки — 14 месяцев.

В России выпускается большое количество установок на базе конвертированных АГТД мощностью от 1000 кВт до нескольких десятков МВт, они пользуются спросом. Это подтверждает экономическую эффективность их использования и необходимость дальнейших разработок в этой области промышленности.

Установки, выпускаемые на заводах СНГ отличаются:

■ низкими удельными капиталовложениями;

■ сокращенным сроком монтажа;

■ возможностью полной автоматизации и др. [3].

Характеристика ГТУ на базе конвертированного двигателя АИ-20

Весьма популярной и наиболее часто применяемой является ГТУ на базе двигателя АИ-20. Рассмотрим газотурбинную ТЭЦ (ГТТЭЦ), относительно которой были проведены исследования и выполнены расчеты основных показателей.

Газотурбинная теплоэлектроцентраль ГТТЭЦ- 7500/6,3 с установленной электрической мощностью 7500 кВт состоит из трех газотурбогенераторов с турбовинтовыми двигателями АИ-20 номинальной электрической мощностью 2500 кВт каждый.

Тепловая мощность ГТТЭЦ 15,7 МВт (13,53 Гкал/ч). За каждым газотурбогенератором установлен газовый подогреватель сетевой воды (ГПСВ) с оребренными трубами для подогрева воды отработавшими газами на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения населенного пункта. Через каждый экономайзер проходят отработавшие в авиационном двигателе газы в количестве 18,16 кг/с с температурой 388,7 О С на входе в экономайзер. В ГПСВ газы охлаждаются до температуры 116,6 О С и подаются в дымовую трубу.

Для режимов с пониженными тепловыми нагрузками введено байпасирование потока выхлопных газов с выводом в дымовую трубу. Расход воды через один экономайзер составляет 75 т/ч. Сетевая вода нагревается от температуры 60 до 120 О С и подается потребителям для нужд отопления, вентиляции и горячего водоснабжения под давлением 2,5 МПа [3].

Технические показатели ГТУ на базе двигателя АИ-20: мощность — 2,5 МВт; степень повышения давления — 7,2; температура газов в турбине на входе — 750 О С, на выходе — 388,69 О С; расход газов — 18,21 кг/с; количество валов — 1; температура воздуха перед компрессором — 15 О С. На основании имеющихся данных производим расчеты выходных характеристик ГТУ согласно алгоритму, приведенному в источнике [4].

Выходные характеристики ГТУ на базе двигателя АИ-20:

■ удельная полезная работа ГТУ (при ηмех=0,98): He=139,27 кДж/кг;

■ коэффициент полезной работы: φ=3536;

■ расход воздуха при мощности Nгту=2,5 МВт: Gk=17,95 кг/с;

■ расход топлива при мощности Nгту=2,5 МВт: Gтоп=0,21 кг/с;

■ суммарный расход выхлопных газов: gг=18,16 кг/с;

■ удельный расход воздуха в турбине: gk=0,00718 кг/кВт;

■ удельный расход теплоты в камере сгорания: q1=551,07 кДж/кг;

■ эффективный КПД ГТУ: ηе=0,2527;

■ удельный расход условного топлива на выработанную электроэнергию (при КПД генератора ηген=0,95) без утилизации тепла выхлопных газов: bу.т=511,81 г/кВтч.

На основании полученных данных и в соответствии с алгоритмом расчета [4], можно перейти к получению технико-экономических показателей. Дополнительно задаемся следующим: установленная электрическая мощность ГТТЭЦ — Nуст=7500 кВт, номинальная тепловая мощность установленных на ГТТЭЦ ГПСВ — Qтэц=15736,23 кВт, расход электроэнергии на собственные нужды принят равным 5,5%. В результате проведенных исследований и расчетов были определены следующие величины:

■ коэффициент первичной энергии ГТТЭЦ брутто, равный отношению суммы электрической и тепловой мощностей ГТТЭЦ к произведению удельного расхода топлива с низшей теплотой сгорания топлива, η б гттэц=0,763;

■ коэффициент первичной энергии ГТТЭЦ нетто η н гттэц= 0,732 [4];

■ КПД выработки электрической энергии в теплофикационной ГТУ, равный отношению удельной работы газа в ГТУ к разнице удельного расхода теплоты в камере сгорания ГТУ на 1 кг рабочего тела и удельного отвода тепла в ГПСВ от 1 кг уходящих газов ГТУ, η э гту=0,5311.

Читайте также:  Двигатели для самодельных буровых установок

На основании имеющихся данных, можно определить технико-экономические показатели ГТТЭЦ [4]:

■ расход условного топлива на выработку электроэнергии в теплофикационной ГТУ: ВГтУ=231,6 г у.т./кВт.ч;

■ часовой расход условного топлива на выработку электроэнергии: B э гту=579 кг у.т./ч;

■ часовой расход условного топлива в ГТУ: Bч эу гту==1246 кг у. т./ч.

На выработку теплоты в соответствии с «физическим методом» относится оставшееся количество условного топлива: B т ч=667 кг у. т./ч.

Удельный расход условного топлива на выработку 1 Гкал теплоты в теплофикационной ГТУ составит: В т гту=147,89 кг у.т./ч.

Технико-экономические показатели мини- ТЭЦ приведены в табл. 1 (в таблице и далее цены приведены в белорусских рублях, 1000 бел. руб.

Таблица 1. Технико-экономические показатели мини-ТЭЦ на базе конвертированного АГТД АИ-20, реализуемого за счет собственных средств (цены указаны в белорусских рублях).

Наименование показателей Единицы

измерения

Величина
Установленная электрическая мощность МВт 3-2,5
Установленная тепловая мощность МВт 15,7
Удельные капитальные вложения за единицу электрической мощности млн руб./кВт-ч 4
Годовой отпуск электроэнергии кВтч 42,525-10 6
Годовой отпуск тепловой энергии Гкал 47357
Себестоимость единицы:
— электроэнергии руб./кВтч 371,9
— тепловой энергии руб./Г кал 138700
Балансовая (валовая)прибыль млн руб. 19348
Срок окупаемости капиталовложений лет 6,3
Точка безубыточности % 34,94
Рентабельность (общая) % 27,64
Внутренняя ставка доходности % 50,54

Экономические расчеты показывают, что срок окупаемости капиталовложений в установки комбинированного производства электроэнергии и теплоты с АГТД составляет до 7 лет при реализации проектов за собственные средства. При этом срок строительства может составлять от нескольких недель при монтаже небольших установок электрической мощностью до 5 МВт, до 1,5 лет при вводе установки электрической мощностью 25 МВт и тепловой 39 МВт. Сокращенные сроки монтажа объясняются модульной поставкой электростанций на базе АГТД с полной заводской готовностью.

Таким образом, основные преимущества конвертированных АГТД, при внедрении в энергетику, сводятся к следующим: низкие удельные капиталовложения в подобные установки, небольшой срок окупаемости, сокращенные сроки строительства, благодаря модульности исполнения (установка состоит из монтажных блоков), возможность полной автоматизации станции и др.

Для сравнения приведем примеры действующих газодвигательных мини-ТЭЦ в Республике Беларусь, их основные технико-экономические параметры указаны в табл. 2 [5].

Произведя сравнение, нетрудно заметить, что на фоне уже действующих установок газотурбинные установки на базе конвертированных авиационных двигателей имеют ряд преимуществ. Рассматривая АГТУ в качестве высокоманевренных энергетических установок, необходимо иметь и виду возможность их значительной перегрузки путем перевода на парогазовую смесь (за счет впрыска воды в камеры сгорания), при этом можно достигнуть почти трехкратного увеличения мощности газотурбинной установки при относительно небольшом снижении ее коэффициента полезного действия [6].

Эффективность этих станций значительно возрастает при их размещении на нефтяных скважинах, с использованием попутного газа, на нефтеперерабатывающих заводах, на сельскохозяйственных предприятиях, где они максимально приближены к потребителям тепловой энергии, что снижает потери энергии при ее транспортировке[7].

Для покрытия остропиковых нагрузок перспективным является применение простейших стационарных авиационных ГТУ. У обычной газовой турбины время до принятия нагрузки после старта составляет 15-17 мин.

Газотурбинные станции с авиационными двигателями очень маневренны, требуют малого (415 мин) времени на пуск из холодного состояния до полной нагрузки, могут быть полностью автоматизированы и управляться дистанционно, что обеспечивает их эффективное использование в качестве аварийного резерва. Длительность пуска до взятия полной нагрузки действующих газотурбинных установок составляет 30-90 мин.

Показатели маневренности ГТУ на базе конвертированного ГТД АИ-20 представлены в табл. 3.

Таблица 3. Показатели маневренности ГТУ на базе конвертированного ГТД АИ-20.

Показатели и маневренность
Время автоматического пуска ГТУ из прогретого состояния с выходом на режим холостого хода, включая режим вентиляции продолжительностью 300 с не более 7 мин
Время работы ГТУ на режиме прогрева не более 5 мин
Время пуска и нагружения ГТЭС, от момента подачи команды на запуск ГТУ до готовности принятия нагрузки не более 12 мин

Заключение

На основании проведенной работы и полученных результатов исследования газотурбинных установок на базе конвертированных АГТД, можно сделать следующие выводы:

1. Эффективным направлением развития теплоэнергетики Беларуси является децентрализация энергоснабжения с применением конвертированных АГТД, и наиболее эффективной оказывается комбинированная выработка теплоты и электроэнергии.

2. Установка АГТД может работать как автономно, так и в составе крупных промышленных предприятий и крупных ТЭЦ, как резерв для принятия пиковых нагрузок, имеет небольшой срок окупаемости и сокращенные сроки монтажа. Нет сомнений, что данная технология имеет перспективу развития в нашей стране.

Литература

1. Хусаинов Р.Р. Работа ТЭЦ в условиях оптового рынка электрической энергии // Энергетик. — 2008. — № 6. — С. 5-9.

2. Назаров В.И. К вопросу расчета обобщенных показателей на ТЭЦ // Энергетика. — 2007. — № 6. — С. 65-68.

3. Уваров В.В. Газовые турбины и газотурбинные установки — М.: Высш. шк., 1970. — 320 с.

4. Самсонов В.С. Экономика предприятий энергетического комплекса — М.: Высш. шк., 2003. — 416 с.

6. Ковалев Л.И. Выбор критерия эффективности при строительстве мини-ТЭЦ//Энергоэффективность. — 2008. — № 3. — С. 10-12.

7. Ковалев Л.И. Дешевизна малой энергетики — миф или реальность?//Мировая энергетика. — 2008. — № 11. — С. 54-55.

источник

Газотурбинная установка с конвертированным двигателем

17. Газотурбинная установка с конвертированным двигателем

Е. Air-craft derivative type gas turbine plant

D. Gasturbinenanlage mit Flugzeugtriebwerk als Trei bgasserzeuger

F. Installation de turbine a gaz avec un croupe turbine-moteur a conversion

Стационарная газотурбинная установка, в состав которой входит один или несколько транспортных газотурбинных двигателей

3.13 газотурбинная установка с конвертированным двигателем: Газотурбинная установка, в состав которой входит один или несколько транспортных газотурбинных двигателей.

3.5 газотурбинная установка с конвертированным двигателем: Газотурбинная установка, в состав которой входит один или несколько двигателей, разработанных на базе их транспортных вариантов (авиационных или судовых)

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .

Смотреть что такое «Газотурбинная установка с конвертированным двигателем» в других словарях:

газотурбинная установка с конвертированным двигателем — Стационарная газотурбинная установка, в состав которой входит один или несколько транспортных газотурбинных двигателей. [ГОСТ 23290 78] Тематики установки газотурбинные EN air craft derivative type gas turbine plant DE Gasturbinenanlage mit… … Справочник технического переводчика

газотурбинная установка — 3.6 газотурбинная установка; ГТУ: Газотурбинный двигатель и все основное оборудование, необходимое для генерирования энергии в полезной форме. Примечание Энергией в полезной форме может быть электрическая, механическая и энергия других видов.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ 23290-78: Установки газотурбинные стационарные. Термины и определения — Терминология ГОСТ 23290 78: Установки газотурбинные стационарные. Термины и определения оригинал документа: 15. n вальная стационарная газотурбинная установка Е. n schaft gas turbine plant D. n wellige Gasturbinenanlage F. Turbine a gaz a n… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

СТО 17230282.27.040.002-2008: Газотурбинные установки. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования — Терминология СТО 17230282.27.040.002 2008: Газотурбинные установки. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования: 3.1 авария: Разрушение сооружений и (или) технических устройств, применяемых на опасном производственном … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

СТО 70238424.27.040.001-2008: Газотурбинные установки. Условия поставки. Нормы и требования — Терминология СТО 70238424.27.040.001 2008: Газотурбинные установки. Условия поставки. Нормы и требования: 3.1 базовая номинальная мощность газотурбинной установки: Наибольшая длительная мощность ГТУ при нормальных условиях, для которой определены … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

источник

Газотурбинные установки на базе конвертированных авиационных двигателей

К.т.н. А.В. Овсянник, зав. кафедрой «Промышленная теплоэнергетика и экология»;
к.т.н. А.В. Шаповалов, доцент;
В.В. Болотин, инженер;
«Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого», Республика Беларусь

В статье приводится обоснование возможности создания ТЭЦ на базе конвертированного АГТД в составе газотурбинной установки (ГТУ), оценка экономического эффекта от внедрения АГТД в энергетику в составе крупных и средних ТЭЦ для погашения пиковых электрических нагрузок.

Обзор авиационных газотурбинных установок

Одним из удачных примеров применения АГТД в энергетике является теплофикационная ГТУ 25/39, установленная и находящаяся в промышленной эксплуатации на Безымянской ТЭЦ, расположенной в Самарской области в России, описание которой приведено ниже. Газотурбинная установка предназначена для выработки электрической и тепловой энергии для нужд промышленных предприятий и бытовых потребителей. Электрическая мощность установки — 25 МВт, тепловая — 39 МВт. Суммарная мощность установки — 64 МВт. Годовая производительность электроэнергии — 161,574 ГВт.ч/год, тепловой энергии — 244120 Гкал/год [3].

Установка отличается применением уникального авиационного двигателя НК-37, обеспечивающего КПД в 36,4%. Такой КПД обеспечивает высокую эффективность установки, недостижимую на обычных тепловых электростанциях, а также ряд других преимуществ. Установка работает на природном газе с давлением 4,6 МПа и расходом 1,45 кг/с. Кроме электроэнергии установка производит 40 т/ч пара давлением 14 кгс/см 2 и нагревает 100 т сетевой воды от 70 до 120 О С, что позволяет обеспечить светом и теплом небольшой город [3].

При размещении установки на территории тепловых станций не требуется дополнительных специальных блоков химводоочистки, сброса воды и т.д.

Подобные газотурбинные энергетические установки незаменимы для применения в тех случаях, когда:

■ необходимо комплексное решение проблемы обеспечения электрической и тепловой энергией небольшого города, промышленного или жилого района — модульность установок позволяет легко скомпоновать любой вариант в зависимости от нужд потребителя;

■ осуществляется индустриальное освоение новых районов жизни людей, в том числе с условиями жизни, когда особо важна компактность и технологичность установки. Нормальная работоспособность установки обеспечивается в диапазоне температур окружающей среды от -50 до +45 О С при действии всех других неблагоприятных факторов: влажности до 100 %, осадках в виде дождя, снега и т.д.;

■ важна экономичность установки: высокий КПД обеспечивает возможность производства более дешевой электрической и тепловой энергии и короткий срок окупаемости (около 3,5 лет) при капиталовложениях в строительство установки 10 млн 650 тыс. дол. США (по данным производителя).

Кроме того, установка отличается экологической чистотой, наличием многоступенчатого шумоподавления, полной автоматизацией процессов управления.

ГТУ 25/39 представляет собой стационарную установку блочно-контейнерного типа размером 21 м на 27 м. Для ее функционирования в варианте автономном от существующих станций в комплекте с установкой должны находиться устройства химводоподготовки, открытое распределительное устройство для понижения выходного напряжения до 220 или 380 В, градирня для охлаждения воды и отдельно стоящий дожимной газовый компрессор. При отсутствии необходимости в воде и паре конструкция установки сильно упрощается и удешевляется.

Сама установка включает в себя авиационный двигатель НК-37, котел-утилизатор типа ТКУ-6 и турбогенератор.

Полное время монтажа установки — 14 месяцев.

В России выпускается большое количество установок на базе конвертированных АГТД мощностью от 1000 кВт до нескольких десятков МВт, они пользуются спросом. Это подтверждает экономическую эффективность их использования и необходимость дальнейших разработок в этой области промышленности.

Установки, выпускаемые на заводах СНГ отличаются:

■ низкими удельными капиталовложениями;

■ сокращенным сроком монтажа;

■ возможностью полной автоматизации и др. [3].

Характеристика ГТУ на базе конвертированного двигателя АИ-20

Весьма популярной и наиболее часто применяемой является ГТУ на базе двигателя АИ-20. Рассмотрим газотурбинную ТЭЦ (ГТТЭЦ), относительно которой были проведены исследования и выполнены расчеты основных показателей.

Газотурбинная теплоэлектроцентраль ГТТЭЦ- 7500/6,3 с установленной электрической мощностью 7500 кВт состоит из трех газотурбогенераторов с турбовинтовыми двигателями АИ-20 номинальной электрической мощностью 2500 кВт каждый.

Тепловая мощность ГТТЭЦ 15,7 МВт (13,53 Гкал/ч). За каждым газотурбогенератором установлен газовый подогреватель сетевой воды (ГПСВ) с оребренными трубами для подогрева воды отработавшими газами на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения населенного пункта. Через каждый экономайзер проходят отработавшие в авиационном двигателе газы в количестве 18,16 кг/с с температурой 388,7 О С на входе в экономайзер. В ГПСВ газы охлаждаются до температуры 116,6 О С и подаются в дымовую трубу.

Для режимов с пониженными тепловыми нагрузками введено байпасирование потока выхлопных газов с выводом в дымовую трубу. Расход воды через один экономайзер составляет 75 т/ч. Сетевая вода нагревается от температуры 60 до 120 О С и подается потребителям для нужд отопления, вентиляции и горячего водоснабжения под давлением 2,5 МПа [3].

Технические показатели ГТУ на базе двигателя АИ-20: мощность — 2,5 МВт; степень повышения давления — 7,2; температура газов в турбине на входе — 750 О С, на выходе — 388,69 О С; расход газов — 18,21 кг/с; количество валов — 1; температура воздуха перед компрессором — 15 О С. На основании имеющихся данных производим расчеты выходных характеристик ГТУ согласно алгоритму, приведенному в источнике [4].

Выходные характеристики ГТУ на базе двигателя АИ-20:

■ удельная полезная работа ГТУ (при ηмех=0,98): He=139,27 кДж/кг;

■ коэффициент полезной работы: φ=3536;

■ расход воздуха при мощности Nгту=2,5 МВт: Gk=17,95 кг/с;

■ расход топлива при мощности Nгту=2,5 МВт: Gтоп=0,21 кг/с;

■ суммарный расход выхлопных газов: gг=18,16 кг/с;

■ удельный расход воздуха в турбине: gk=0,00718 кг/кВт;

■ удельный расход теплоты в камере сгорания: q1=551,07 кДж/кг;

■ эффективный КПД ГТУ: ηе=0,2527;

■ удельный расход условного топлива на выработанную электроэнергию (при КПД генератора ηген=0,95) без утилизации тепла выхлопных газов: bу.т=511,81 г/кВтч.

На основании полученных данных и в соответствии с алгоритмом расчета [4], можно перейти к получению технико-экономических показателей. Дополнительно задаемся следующим: установленная электрическая мощность ГТТЭЦ — Nуст=7500 кВт, номинальная тепловая мощность установленных на ГТТЭЦ ГПСВ — Qтэц=15736,23 кВт, расход электроэнергии на собственные нужды принят равным 5,5%. В результате проведенных исследований и расчетов были определены следующие величины:

■ коэффициент первичной энергии ГТТЭЦ брутто, равный отношению суммы электрической и тепловой мощностей ГТТЭЦ к произведению удельного расхода топлива с низшей теплотой сгорания топлива, η б гттэц=0,763;

■ коэффициент первичной энергии ГТТЭЦ нетто η н гттэц= 0,732 [4];

■ КПД выработки электрической энергии в теплофикационной ГТУ, равный отношению удельной работы газа в ГТУ к разнице удельного расхода теплоты в камере сгорания ГТУ на 1 кг рабочего тела и удельного отвода тепла в ГПСВ от 1 кг уходящих газов ГТУ, η э гту=0,5311.

На основании имеющихся данных, можно определить технико-экономические показатели ГТТЭЦ [4]:

■ расход условного топлива на выработку электроэнергии в теплофикационной ГТУ: ВГтУ=231,6 г у.т./кВт.ч;

■ часовой расход условного топлива на выработку электроэнергии: B э гту=579 кг у.т./ч;

■ часовой расход условного топлива в ГТУ: Bч эу гту==1246 кг у. т./ч.

На выработку теплоты в соответствии с «физическим методом» относится оставшееся количество условного топлива: B т ч=667 кг у. т./ч.

Удельный расход условного топлива на выработку 1 Гкал теплоты в теплофикационной ГТУ составит: В т гту=147,89 кг у.т./ч.

Технико-экономические показатели мини- ТЭЦ приведены в табл. 1 (в таблице и далее цены приведены в белорусских рублях, 1000 бел. руб.

Таблица 1. Технико-экономические показатели мини-ТЭЦ на базе конвертированного АГТД АИ-20, реализуемого за счет собственных средств (цены указаны в белорусских рублях).

Наименование показателей Единицы

измерения

Величина
Установленная электрическая мощность МВт 3-2,5
Установленная тепловая мощность МВт 15,7
Удельные капитальные вложения за единицу электрической мощности млн руб./кВт-ч 4
Годовой отпуск электроэнергии кВтч 42,525-10 6
Годовой отпуск тепловой энергии Гкал 47357
Себестоимость единицы:
— электроэнергии руб./кВтч 371,9
— тепловой энергии руб./Г кал 138700
Балансовая (валовая)прибыль млн руб. 19348
Срок окупаемости капиталовложений лет 6,3
Точка безубыточности % 34,94
Рентабельность (общая) % 27,64
Внутренняя ставка доходности % 50,54

Экономические расчеты показывают, что срок окупаемости капиталовложений в установки комбинированного производства электроэнергии и теплоты с АГТД составляет до 7 лет при реализации проектов за собственные средства. При этом срок строительства может составлять от нескольких недель при монтаже небольших установок электрической мощностью до 5 МВт, до 1,5 лет при вводе установки электрической мощностью 25 МВт и тепловой 39 МВт. Сокращенные сроки монтажа объясняются модульной поставкой электростанций на базе АГТД с полной заводской готовностью.

Таким образом, основные преимущества конвертированных АГТД, при внедрении в энергетику, сводятся к следующим: низкие удельные капиталовложения в подобные установки, небольшой срок окупаемости, сокращенные сроки строительства, благодаря модульности исполнения (установка состоит из монтажных блоков), возможность полной автоматизации станции и др.

Для сравнения приведем примеры действующих газодвигательных мини-ТЭЦ в Республике Беларусь, их основные технико-экономические параметры указаны в табл. 2 [5].

Произведя сравнение, нетрудно заметить, что на фоне уже действующих установок газотурбинные установки на базе конвертированных авиационных двигателей имеют ряд преимуществ. Рассматривая АГТУ в качестве высокоманевренных энергетических установок, необходимо иметь и виду возможность их значительной перегрузки путем перевода на парогазовую смесь (за счет впрыска воды в камеры сгорания), при этом можно достигнуть почти трехкратного увеличения мощности газотурбинной установки при относительно небольшом снижении ее коэффициента полезного действия [6].

Эффективность этих станций значительно возрастает при их размещении на нефтяных скважинах, с использованием попутного газа, на нефтеперерабатывающих заводах, на сельскохозяйственных предприятиях, где они максимально приближены к потребителям тепловой энергии, что снижает потери энергии при ее транспортировке[7].

Для покрытия остропиковых нагрузок перспективным является применение простейших стационарных авиационных ГТУ. У обычной газовой турбины время до принятия нагрузки после старта составляет 15-17 мин.

Газотурбинные станции с авиационными двигателями очень маневренны, требуют малого (415 мин) времени на пуск из холодного состояния до полной нагрузки, могут быть полностью автоматизированы и управляться дистанционно, что обеспечивает их эффективное использование в качестве аварийного резерва. Длительность пуска до взятия полной нагрузки действующих газотурбинных установок составляет 30-90 мин.

Показатели маневренности ГТУ на базе конвертированного ГТД АИ-20 представлены в табл. 3.

Таблица 3. Показатели маневренности ГТУ на базе конвертированного ГТД АИ-20.

Показатели и маневренность
Время автоматического пуска ГТУ из прогретого состояния с выходом на режим холостого хода, включая режим вентиляции продолжительностью 300 с не более 7 мин
Время работы ГТУ на режиме прогрева не более 5 мин
Время пуска и нагружения ГТЭС, от момента подачи команды на запуск ГТУ до готовности принятия нагрузки не более 12 мин

Заключение

На основании проведенной работы и полученных результатов исследования газотурбинных установок на базе конвертированных АГТД, можно сделать следующие выводы:

1. Эффективным направлением развития теплоэнергетики Беларуси является децентрализация энергоснабжения с применением конвертированных АГТД, и наиболее эффективной оказывается комбинированная выработка теплоты и электроэнергии.

2. Установка АГТД может работать как автономно, так и в составе крупных промышленных предприятий и крупных ТЭЦ, как резерв для принятия пиковых нагрузок, имеет небольшой срок окупаемости и сокращенные сроки монтажа. Нет сомнений, что данная технология имеет перспективу развития в нашей стране.

Литература

1. Хусаинов Р.Р. Работа ТЭЦ в условиях оптового рынка электрической энергии // Энергетик. — 2008. — № 6. — С. 5-9.

2. Назаров В.И. К вопросу расчета обобщенных показателей на ТЭЦ // Энергетика. — 2007. — № 6. — С. 65-68.

3. Уваров В.В. Газовые турбины и газотурбинные установки — М.: Высш. шк., 1970. — 320 с.

4. Самсонов В.С. Экономика предприятий энергетического комплекса — М.: Высш. шк., 2003. — 416 с.

6. Ковалев Л.И. Выбор критерия эффективности при строительстве мини-ТЭЦ//Энергоэффективность. — 2008. — № 3. — С. 10-12.

7. Ковалев Л.И. Дешевизна малой энергетики — миф или реальность?//Мировая энергетика. — 2008. — № 11. — С. 54-55.

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector